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【工程師實(shí)戰(zhàn)】一個(gè)晶振引發(fā)的EMI超標(biāo)原因及對(duì)策
發(fā)布時(shí)間:2019-09-06 責(zé)任編輯:xueqi
【導(dǎo)讀】某行車記錄儀,測(cè)試的時(shí)候要加一個(gè)外接適配器,在機(jī)器上電運(yùn)行測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)超標(biāo),具體頻點(diǎn)是84MHZ、144MH、168MHZ,需要分析其輻射超標(biāo)產(chǎn)生的原因,并給出相應(yīng)的對(duì)策。
一、問(wèn)題描述:
某行車記錄儀,測(cè)試的時(shí)候要加一個(gè)外接適配器,在機(jī)器上電運(yùn)行測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)超標(biāo),具體頻點(diǎn)是84MHZ、144MH、168MHZ,需要分析其輻射超標(biāo)產(chǎn)生的原因,并給出相應(yīng)的對(duì)策。輻射測(cè)試數(shù)據(jù)如下:
二、輻射源頭分析:
該產(chǎn)品只有一塊PCB,其上有一個(gè)12MHZ的晶體。其中超標(biāo)頻點(diǎn)恰好都是12MHZ的倍頻,而分析該機(jī)器容易EMI輻射超標(biāo)的屏和攝像頭,發(fā)現(xiàn)LCD-CLK是33MHZ,而攝像頭MCLK是24MHZ;通過(guò)排除發(fā)現(xiàn)去掉攝像頭后,超標(biāo)點(diǎn)依然存在,而通過(guò)屏蔽12MZH晶體,超標(biāo)點(diǎn)有降低,由此判斷144MHZ超標(biāo)點(diǎn)與晶體有關(guān),PCB布局如下:
三、輻射產(chǎn)生的原理:
從PCB布局可以看出,12MHZ的晶體正好布置在了PCB邊緣,當(dāng)產(chǎn)品放置與輻射發(fā)射的測(cè)試環(huán)境中時(shí),被測(cè)產(chǎn)品的高速器件與實(shí)驗(yàn)室中參考接地會(huì)形成一定的容性耦合,產(chǎn)生寄生電容,導(dǎo)致出現(xiàn)共模輻射,寄生電容越大,共模輻射越強(qiáng);而寄生電容實(shí)質(zhì)就是晶體與參考地之間的電場(chǎng)分布,當(dāng)兩者之間電壓恒定時(shí),兩者之間電場(chǎng)分布越多,兩者之間電場(chǎng)強(qiáng)度就越大,寄生電容也會(huì)越大,晶體在PCB邊緣與在PCB中間時(shí)電場(chǎng)分布如下:
PCB邊緣的晶振與參考接地板之間的電場(chǎng)分布示意圖
PCB中間的晶振與參考接地板之間的電場(chǎng)分布示意圖
從圖中可以看出,當(dāng)晶振布置在PCB中間,或離PUB邊緣較遠(yuǎn)時(shí),由于PCB中工作地(GND)平面的存在,使大部分的電場(chǎng)控制在晶振與工作地之間,即在PCB內(nèi)部,分布到參考接地板去的電場(chǎng)大大減小,導(dǎo)致輻射發(fā)射就降低了。
四、處理措施
將晶振內(nèi)移,使其離PCB邊緣至少1cm以上的距離,并在PCB表層離晶振1cm的范圍內(nèi)敷銅,同時(shí)把表層的銅通過(guò)過(guò)孔與PCB地平面相連。經(jīng)過(guò)修改后的測(cè)試結(jié)果頻譜圖如下,從圖可以看出,輻射發(fā)射有了明顯改善。
五、思考與啟示
高速的印制線或器件與參考接地板之間的容性耦合,會(huì)產(chǎn)生EMI問(wèn)題,敏感印制線或器件布置在PCB邊緣會(huì)產(chǎn)生抗擾度問(wèn)題。
如果設(shè)計(jì)中由于其他一些原因一定要布置在PCB邊緣,那么可以在印制線邊上再布一根工作地線,并多增加過(guò)孔將此工作地線與工作地平面相連。
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